Un échangeur de chaleur fait maison servira de "cœur" du système de chauffage domestique

L'élément principal de l'un des systèmes de chauffage est un dispositif spécial - un échangeur de chaleur pour chauffer une maison, dans lequel la chaleur est transférée du générateur de chaleur au liquide de refroidissement. Un grand nombre de chaudières de chauffage différentes sont présentées sur le marché moderne, mais toute leur variété ne limite pas l'imagination des artisans à domicile en termes de production indépendante de tels appareils. Dans notre article, les lecteurs seront invités à découvrir à quoi sert un échangeur de chaleur dans un système de chauffage, comment le fabriquer soi-même et comment le connecter.

Fonction échangeur de chaleur dans le système de chauffage

Dans les systèmes de chauffage à air domestique, les échangeurs de chaleur de surface du système de chauffage sont le plus souvent utilisés, où l'énergie thermique est transférée à travers les surfaces des parois métalliques de l'appareil.

Le principe du chauffage par échangeur de chaleur est le plus pleinement mis en œuvre dans la conception de chaudières à gaz, à combustible solide ou électriques. L'eau circule à travers les tuyaux coudés en forme de serpentin, installés à l'intérieur de l'unité de chauffage, et est chauffée par la température du combustible en combustion. Le liquide de refroidissement chauffé passe dans la canalisation du système de chauffage et l'eau refroidie des radiateurs pénètre dans l'échangeur de chaleur pour le remplacer.

Jusqu'à présent, dans de nombreuses maisons individuelles, le poêle reste la source de chaleur traditionnelle. C'est bien pour chauffer une petite cabane, mais dans un chalet multi-pièces, sa puissance thermique est insuffisante. Par conséquent, dans une maison privée, un échangeur de chaleur dans le système de chauffage est nécessaire pour transformer le poêle en une chaudière à eau à part entière. La taille et la forme d'un échangeur de chaleur fait maison pour le chauffage doivent correspondre aux dimensions de la chambre à combustible du four. Des tuyaux et des radiateurs peuvent être connectés à cet appareil, et le chauffage de la maison deviendra alors plus efficace.

Types d'échangeurs de chaleur

Les échangeurs de chaleur à eau pour le chauffage sont plus pratiques. Cela est dû au fait que l'eau transfère l'énergie thermique beaucoup mieux que l'air. Cependant, un échangeur de chaleur à air pour le chauffage est également utilisé. En plus de l'eau et de l'air, un échangeur de chaleur est également utilisé pour la cheminée de chauffage, qui est installée non pas à l'intérieur, mais à l'extérieur.

Tous les appareils de chauffage industriels sont équipés d'échangeurs de chaleur dont la conception est adaptée au maximum pour un chauffage efficace de l'eau.

En usine, les échangeurs de chaleur sont en cuivre. Le tuyau est un serpentin, à travers les coudes duquel se trouvent de nombreuses plaques, qui offrent une grande surface d'échange de chaleur.

Il est presque impossible de construire un échangeur de chaleur fait maison pour chauffer à la maison afin qu'il soit exactement comme celui d'une usine. Par conséquent, vous devrez choisir une option plus simple.

Conception du système

Le principe de fonctionnement d'un échangeur de chaleur fait maison est que le poêle lui transfère de l'énergie provenant de la combustion de bois ou de charbon, et l'eau chauffée se disperse par des tuyaux dans toutes les pièces. Ce mode de chauffage permet aux habitants de la maison de profiter d'une répartition homogène de la chaleur. De plus, toutes les pièces se réchauffent beaucoup plus rapidement et les coûts de carburant sont réduits.

Il existe deux façons d'améliorer le chauffage par poêle d'une maison privée:

• construire un four "à partir de zéro" pour une taille spécifique de l'échangeur de chaleur ;
• installer un échangeur de chaleur fait maison, conçu pour s'adapter à la taille de la chambre de combustion, dans la fournaise existante.

En fabriquant de leurs propres mains un échangeur de chaleur pour le chauffage, le propriétaire peut être sûr que son poêle avec circuit d'eau ne fonctionnera pas plus mal qu'une véritable chaudière à combustible solide. La seule différence est que dans le poêle, l'emplacement de l'entrée de l'échangeur de chaleur s'avérera légèrement plus haut au-dessus du sol que dans les chaudières d'usine. Il s'agit d'une différence assez importante qui peut affecter la vitesse de circulation naturelle du liquide de refroidissement.

Le raccordement de l'échangeur de chaleur au système de chauffage doit être effectué de manière à ce que le tuyau d'alimentation en eau froide (retour) soit situé le plus bas possible.

Tout comme dans un système de chauffage conventionnel, un vase d'expansion doit être installé en haut des canalisations. Il compensera le changement de volume d'eau chauffée et libérera les bulles d'air du système. Si le chauffage par un échangeur de chaleur à circulation naturelle est insuffisant pour chauffer un grand chalet, vous devrez installer une pompe de circulation dans le système.

Pour raccorder un échangeur de chaleur maison pour le chauffage, 2 raccords sont utilisés : un en bas (entrée d'eau froide), l'autre en haut (sortie chaude). Lors de l'installation de l'échangeur de chaleur, il est nécessaire de fournir la pente nécessaire des tuyaux, comme requis par le schéma.

Avantages du chauffage avec un échangeur de chaleur

Si vous comprenez pourquoi vous avez besoin d'un échangeur de chaleur dans un système de chauffage, vous pouvez voir plusieurs avantages clairs :

1. Facilité de fabrication. Si un poêle existe déjà dans la maison, vous ne devrez dépenser que pour fabriquer un échangeur de chaleur maison et installer un système de chauffage.
2. Chauffage combiné. En plus de chauffer la maison à partir de la surface du poêle, un système de chauffage de l'eau sera ajouté.
3. Variété de carburants. Vous pouvez chauffer le poêle avec n'importe quelle source d'énergie solide, contrairement aux chaudières qui se concentrent uniquement sur un certain type de combustible.
4. Belle apparence. Il est utile de préserver l'aspect traditionnel du poêle russe lors de la création d'un intérieur dans le style national.

Parmi les inconvénients du chauffage par échangeur de chaleur figurent: un rendement moins élevé par rapport aux chaudières d'usine et l'absence de contrôle automatique de l'intensité de chauffage du liquide de refroidissement.

Comment faire un échangeur de chaleur maison

La forme d'un échangeur de chaleur pour le chauffage de bricolage peut être différente. L'option la plus courante est un registre de plusieurs tuyaux en acier ou en cuivre, mais des échantillons de type plaque sont également utilisés.

La température dans la zone de combustion est très élevée, surtout lorsque le charbon brûle. Par conséquent, des exigences accrues sont imposées sur le métal à partir duquel les éléments de l'échangeur de chaleur seront fabriqués, la rationalité de sa conception et la qualité des soudures.

Matériaux pour la fabrication

La tâche des échangeurs de chaleur à eau pour le chauffage est d'assurer un transfert de chaleur optimal, et dans ce processus, le degré de conductivité thermique du métal est important. Par exemple, un tuyau en acier conduit la chaleur 7 fois moins qu'un tuyau en cuivre. Ainsi, à diamètre de tuyau identique, pour transférer la même quantité de chaleur, il faudra 25 mètres de tuyau en acier au lieu de 3,5 mètres de cuivre.

Les échangeurs de chaleur en cuivre sont les plus économiques à exploiter, mais aussi coûteux. Les échangeurs de chaleur constitués de tuyaux en acier d'un diamètre d'au moins 32 mm sont considérés comme plus abordables pour l'autoproduction.

S'il est censé chauffer le poêle avec du charbon, il est préférable d'installer un échangeur de chaleur en fonte. Ce métal est plus résistant et les parois de l'appareil ne brûleront pas longtemps.

Calcul de la puissance de l'échangeur de chaleur

Il est assez difficile de calculer à l'avance la capacité d'un échangeur de chaleur pour un système de chauffage. Pour ce faire, vous devez prendre en compte trop de facteurs : diamètre du tuyau, longueur de la bobine, conductivité thermique du métal, température de combustion du carburant, taux de circulation du liquide de refroidissement, etc. La capacité réelle d'un échangeur de chaleur à faire face à ses fonctions n'apparaîtra que après le démarrage du système de chauffage.

Lors du calcul, on peut dire qu'un mètre de tuyau d'un diamètre de 50 mm, qui sert d'échangeur de chaleur, donnera 1 kW de puissance thermique.

Vous pouvez prendre, par exemple, n'importe quel modèle de chaudière bien connu et, conformément à ses paramètres, fabriquer votre propre échangeur de chaleur fait maison.

Caractéristiques de conception

Un échangeur de chaleur pour le chauffage de l'eau d'une maison, soudé à partir de tuyaux à paroi lisse, s'appelle un registre. Il ressemble à une sorte de "gril" et est la forme la plus populaire d'échangeur de chaleur fait maison. En plus de cette conception, des dispositifs plus simples sont réalisés sous la forme d'un réservoir rectangulaire ou cylindrique. L'essentiel est que la surface d'échange thermique soit la plus grande possible.

Lors de la fabrication d'un échangeur de chaleur de vos propres mains, plusieurs conditions doivent être respectées:

• la largeur des vides internes dans l'échangeur de chaleur doit être d'au moins 5 mm, sinon l'eau qu'il contient peut bouillir ;
• l'épaisseur de paroi des tuyaux doit être d'au moins 3 mm pour que le métal ne brûle pas;
• un écart de 10-15 mm entre l'échangeur de chaleur et les parois du four doit compenser la dilatation du métal pendant le chauffage.

Caractéristiques d'installation

Le moyen le plus simple consiste à installer l'échangeur de chaleur simultanément à la construction du four. Si vous l'installez dans un ancien four, vous devrez démonter une partie de sa maçonnerie.

Procédure:

1. Sur la fondation préparée du four, un échangeur de chaleur tubulaire est installé directement dans la cavité du four.
2. Avec la poursuite de la pose des rangées de briques, de l'espace est laissé pour les tuyaux d'entrée et de sortie de l'appareil.
3. Une fois la pose du four terminée, l'échangeur de chaleur est connecté au système de chauffage, le système est rempli d'eau et un four d'essai est allumé.

Le matériel vidéo vous invite à vous familiariser avec des conseils utiles pour fabriquer vous-même un échangeur de chaleur :

Jusqu'à présent, nous n'avons parlé que d'échangeurs de chaleur dans un système de chauffage à eau chaude. Faisons attention aux autres domaines de leur application.

Chauffage à air

Si nous caractérisons le système de chauffage à air, nous pouvons dire qu'il présente plus d'inconvénients que d'avantages. Les échangeurs de chaleur à air pour le chauffage ne sont pas très utilisés dans le secteur résidentiel privé, ils ne sont pas encore devenus monnaie courante.

L'avantage de ce système est la possibilité de combiner chauffage et ventilation forcée. Cependant, d'éventuelles erreurs dans sa conception et son installation peuvent minimiser les avantages. Le bruit des ventilateurs peut être entendu dans les conduits d'air et des déséquilibres de température se font sentir dans les pièces.

Des échangeurs de chaleur pour le chauffage de l'air existent aussi bien pour le chauffage direct qu'indirect. Dans le premier d'entre eux, le gaz ou le carburant diesel est brûlé directement dans l'échangeur de chaleur lui-même. D'autres modèles utilisent un moyen de chauffage intermédiaire.

Échangeur de chaleur de cheminée

Aux datchas et aux bains des "artisans populaires", vous pouvez voir un échangeur de chaleur à eau ou à air fait maison installé sur la cheminée d'un petit poêle. Cela s'avère très rentable: la chaleur ne s'en va pas avec la fumée et une partie est utilisée pour chauffer l'eau.

En installant un échangeur de chaleur sur la cheminée pour le chauffage, vous pouvez obtenir une assez grande quantité d'eau chaude. Bien sûr, cela ne suffit pas pour chauffer toute la maison, mais il suffit de mettre un ou deux radiateurs dans le dressing. Vous pouvez utiliser un échangeur de chaleur pour la cheminée à la fois pour le chauffage et pour chauffer rapidement l'eau d'un bain.

Un tel dispositif peut être très simple à fabriquer. Comme base, vous pouvez prendre un morceau d'un gros tuyau d'un diamètre de 500 à 700 mm ou souder un réservoir en acier inoxydable. Au centre de la structure, il y aura un tuyau vertical correspondant au diamètre de la cheminée, et deux tuyaux doivent être soudés en haut et en bas.

En donnant sa température à l'échangeur de chaleur, les produits de combustion sortant du four se refroidissent rapidement. De ce fait, le tirage dans la cheminée diminue et la combustion du combustible ralentit quelque peu.

Faire un échangeur de chaleur pour le chauffage de vos propres mains peut être un moyen d'organiser le chauffage de l'eau à part entière dans une maison sans acheter d'équipement coûteux.